脂滴和脂蛋白的结构不同

“细胞内”的脂滴,和“细胞外”的载脂蛋白/脂类复合物(就是脂蛋白)不是一个结构。脂蛋白依靠细胞表面的受体,启动内吞机制进入细胞。
脂滴的大小差别很大,直径从40nm 至100nm不等。脂滴由磷脂单分子层及中性脂构成的疏水核心构成,并且表面分布有很多蛋白。长期以来,脂滴一直被认为是一种类似于糖原的颗粒,只是用来贮存能量,当细胞需要能量时,用来供给能量,是一个“惰性”的细胞内含物,因而脂滴在很长一段时间内并未受到人们的重视。最新的研究表明,脂滴并非细胞内一个简单的能量贮存器,而是一个复杂、活动旺盛、动态变化的多功能细胞器。脂滴能够沿着细胞骨架运动,并与其它细胞器相互作用,可能在脂类代谢与存储、膜转运、蛋白降解,以及信号传导过程中起着重要的作用。另外,研究还表明,多种代谢性疾病,如肥胖、脂肪肝、心血管疾病及糖尿病、中性脂贮存性疾病和Niemann Pick C疾病,往往都伴随着脂质贮存的异常。因此,关于脂滴的生物学研究日益受到人们的重视。
脂滴的核心是由中性脂肪组成,主要包括甘油三酯和胆固醇酯,核心外有一层单层磷脂分子及各种蛋白包裹。其中的磷脂分子主要是磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺,其次为磷脂酰肌醇。而与脂滴相关的蛋白则主要包括perilipin,ADRP和Tip47,合成“PAT”家族蛋白。近年来的蛋白质组学研究则进一步发现,甘油三酯水解酶(ATGL)及脂肪合成和胆固醇合成的许多酶类,以及与膜转运相关的蛋白如Rab18蛋白等都与脂滴相关。
pan > 2014年的报道说,人们认为,脂滴源自内质网(ER),可以从小脂滴生长为大脂滴。DNA断裂因子相似蛋白(CIDE)家族包括三个成员:Cidea、Cideb和Cidec。小鼠中Cidec被称作为脂肪特异性蛋白27(Fsp27)。CIDE家族定位于内质网、脂滴和线粒体,参与甘油三酯储存、降解以及分泌代谢,与肥胖、高血脂、糖尿病、脂肪肝等脂类代谢相关疾病有着密切关系,在调控机体脂质代谢方面扮演者重要作用。在以往的研究中,李蓬(清华大学生命科学学院副院长)课题组确定了Fsp27和Cidea在脂滴间的接触位点高度富集,通过接触脂滴之间的脂质交换以及脂质从小脂滴向大脂滴的定向转移,介导了脂滴融合和生长。此外,她们还证实了Plin1是Fsp27的激活因子,可以显著提高Fsp27介导的脂滴融合和生长。Rab蛋白是小分子GTP结合蛋白家族Ras超家族中最大的亚家族,有大约80个成员。与Ras蛋白类似,Rab蛋白蛋白可以调节细胞分化、增殖、凋亡、DNA的复制与转录,组蛋白修饰和核小体装配以及细胞骨架的形成,主要依赖囊泡途径调节细胞内信号传导。Rab8是Rab家族中的一个成员,其参与了纤毛形成、表皮极化、胆固醇运输和GLUT4运输等许多的生物学过程。研究人员确定了Rab8a作为Fsp27的直接互作子和调控因子,介导了脂肪细胞中的脂滴融合。在ob/ob小鼠肝脏中抑制Rab8a可导致较小的脂滴累积,以及肝脂质水平降低。研究人员惊讶地发现GDP结合形式的Rab8a显示出促融合活性。AS160作为Rab8a的GTP酶活化蛋白(GAP),与Fsp27和Rab8a形成三元络合物,正调控了脂滴的融合。而MSS4则通过Rab8a拮抗了Fsp27介导的脂滴融合。
既然脂滴外层是磷脂单层膜,和其它细胞器一样,其上面必然有很多脂滴蛋白,维持脂滴的结构和正常生理活动。有哪些脂滴蛋白呢?中科院生物物理所的刘平生研究员领导的团队在这领域是世界权威。在过去的10多年来,他们发展了很多提取和纯化脂滴的技术方法,通过质谱,鉴定脂滴蛋白。通过系统地研究不同生物物种、不同组织器官中的脂滴蛋白组,他们和其他实验室,报道了一些可以作为脂滴标记(markers)的蛋白。如秀丽线虫中的DHS-3和Plin-1(MDT-28)。当然,ADRP家族在很多脂滴蛋白中丰度很高。这些高丰度的脂滴蛋白不仅可以作为脂滴makers,也动态调控脂滴。因此,寻找和确定脂滴marker,或者说特定物种、特定器官和组织脂滴maker是一项重要的工作。

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